针对大型翻车机多工况多变量强隐式约束的优化问题。文中建立了翻车机在不同工况下的有限元模型,并通过仿真评估确定了设计工况,同时借助主因素和主效应分析法分层筛选了优化设计变量,压缩了优化设计空间,基于拉丁超立方试验设计,构建了响应函数与设计变量间的近似模型以及翻车机整体结构的轻量化设计优化模型,最终实现了C96型翻车机的轻量化设计,相对原始设计质量减少12.9%。该方法可为多工况多变量的工程优化问题提供参考。